曾经,煤炭和石油以及火力发电催动着工业文明,却也同时在环境的画卷上涂上了一笔笔沉重的灰色。
随着时代的发展与科技的进步,这工业文明的画卷上那些挥之不去的灰暗,也许终有一天能被遥远海面的风吹拂干净。
双碳战略大趋势下风电崛起的必然从全球背景来看,世界正处于能源转型加速的时代。
巴黎协定确立了控制全球温升低于2摄氏度的共同目标,这要求全球范围内大幅度减少化石能源的使用。
为了应对全球气候变暖,我国提出将提高国家自主贡献力度,力争碳排放于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和,此时清洁能源的发展变得尤为重要。
在过去,火力发电一直占据着我国能源产业的主导地位,占据了70%的发电份额。
然而,一方面火力发电对大气环境的影响不容忽视,另一方面火力发电对化石能源的消耗非常巨大。
我们亟需一种更加环保、可持续的能源替代方案。
所以风力发电作为一种清洁能源,多年前就已在全球范围内备受重视。
国际能源机构估计地球风能资源每年约为200万亿千瓦时,是水能的十倍。
仅利用1%的地面风能即可满足全球能源需求。
据欧洲能源协会估算,充分利用欧洲的沿海风能资源将产生数倍于全欧洲电力供应量的电能。
在实现减少碳排放和可持续发展的目标下,风力发电成为首选的清洁能源之一,丰富、可再生和低碳排放的特点使其成为传统燃料的替代者。
在可再生能源技术不断进步、成本不断降低的情况下,风力发电已经具备了相当的商业可行性。
双碳战略下,我们迫切需要提高电能产量,并实现可持续能源的发展。
风力发电正是解决这一挑战的理想选择。
通过大力发展风力发电,利用丰富的风能资源,可以减少对传统燃料的依赖,降低碳排放并改善环境质量。
也许,未来随着风力发电的规模与易用性极大提高后,我们能够真正探索出可持续能源发展的道路,为后代创造一个更加清洁和可持续的未来。
为什么人类会把风电目光投向海上?在海上,没有陆地的群山和建筑,没有那些破碎风流的障碍,只有看起来无尽的水平线。
这样的自然条件使得人们逐渐将利用风能发电的目光从陆地转移到了海洋。
海洋相比陆地的优势有几点:拥有更加宽广而稳定的风资源:海上拥有更大的风速,这提高了海上风电站的发电效率。
陆地的地形起伏对地面风速有很大的减速作用,导致风切变大,而海上则不存在这个问题。
海上平坦的水面没有阻力,平均风速较高且风切变较小,使海上风能更加稳定。
对环境影响较小:海上风电站在对自然环境的影响方面更为温和,且不会占用大量珍贵的土地资源。
在陆地上,土地资源稀缺,耕地红线和林地保护等限制条件使风电站的建设变得困难重重。
相比之下,海上风电技术日趋成熟,单机容量相对较大,建设周期也相对较短。
这使海上风电成为一种安全可靠的清洁能源选择。
满足沿海城市及工业区的能源需求:虽然我国在大西北地区建设了大量风电场,但这些风电场需要通过特高压、超高压线路输送至东南沿海的用电负荷中心,距离超过两三千米。
与此不同的是,海上风电场大多建设在离岸一两百公里处,距离负荷中心较近。
这使海上风电更加优越,能更好地满足沿海城市及工业区的能源需求。
视觉和社会影响较小:由于大多数海上风电场建于远离岸边的地区,视觉和社会影响相对较小。
这样的布局优势在于减少了对景观和社会观感的干扰,并有助于避免与居民产生冲突。
与此同时,与陆上风电场相比,海上风电场对居民和动物的噪音影响较小。
以野鸭为例的研究表明,风机噪音可能对野鸭种群产生负面影响。
然而,由于海上风电场的建设位置,这些问题在我国辽阔的海域面积上得到很好地缓解。
近年世界范围内海上风电的发展情况近年来,全球各国逐步认识到海上风电的巨大潜力和其对实现能源转型、应对气候变化的重要性。
很长一段时间里,欧洲在海上风电领域占据了领导地位。
自1991年全球首个海上风电项目在丹麦投运以来,欧洲不断扩展海上风电的规模与技术。
北海和波罗的海沿岸国家,包括丹麦、英国、德国和荷兰,布局了成熟的海上风电供应链体系,使得固定式海上风电成为该地区最具成本效益的能源之一。
此外,2009年挪威投运的全球首台漂浮式海上风电机组标志着技术的一个重大突破,将海上风电的可能性扩展到深水区域。
随着技术进步,漂浮式海上风电不断在商业化道路上取得进展,为欧洲深水海域风能资源的开发提供了强有力的工具。
预计在接下来的十年中,欧洲的海上风电将保持两位数增长。
这一预期也得益于多项政策支持,诸如2020年11月欧盟委员会推出的战略计划,目标在2050年实现300GW的累计装机容量,以达到净零排放。
在英国,自2009年以来,一直保持着欧洲海上风电市场的领军地位,而德国和荷兰也不甘落后。
特别是荷兰在2021年11月,将其2030年的海上风电目标从11.5GW翻倍提升至22.2GW,显示了其对海上风电未来的雄心壮志。
亚洲部分,韩国作为亚洲第四大海上风电市场,有望通过大力发展海上风电尤其是漂浮式海上风电,来实现其2030年12GW的装机目标。
政策的大力支持,在2021年通过的净零承诺背后,为企业投资海上风电开发提供了清晰的信号和动力。
美国也不例外。
为了支持拜登政府到2030年30GW的海上风电开发目标,美国海洋能源管理局发布了多项海上风电租约,总容量达到6.9GW。
这些租约覆盖了从马萨诸塞州到北卡罗来纳州的广阔区域,并可能进一步推动美国海上风电行业的发展。
近年来世界各国对海上风电的开发投入呈现出了显著增长的态势。
欧洲以其先发优势和强有力的政策支持一直走在前列,亚洲和北美市场也正以迅速的步伐追赶。
不难预见,随着技术的进步和成本的进一步下降,海上风电发展将在今后的能源格局中扮演着越来越重要的角色。
我国海上风电的发展情况中国作为全球能源消费的主要国家,近些年来在海上风电领域取得了显著的进步和发展。
中国海上风电的起步较欧洲晚,但发展速度极快,尤其在技术进步和政策扶持的双重推动下,海上风电产业在短时间内取得了巨大飞跃。
首先,回顾中国海上风电的发展历程,可以看到一系列的里程碑事件。
2007年,中国海上风电的第一台机组在渤海湾由中海油建成,这标志着中国海上风电的起步。
仅三年后,2010年,中国建成了第一个海上潮间带风电场示范项目——龙源如东海上试验风电场,以及第一个大型近海风电场——上海东海大桥海上风电示范项目,装机容量达到100 MW,机组总数34台。
从这些项目的建设可以看出,中国已开始逐步探索并实践海上风电技术。
随着时间的推移,海上风电在中国发展迅猛。
2010年,中国海上风电仅占风电总装机容量的0.3%,但这一比例随后快速增长。
2015年至2021年期间,海上风电保持了年均近60%的增长率。
2018年,新增装机容量就达到了1.73 GW。
到了2020年,中国海上风电取得了突破性进展,新增并网容量达到3 GW,累计装机容量首次突破1万MW大关,达到10.9 GW,同比增长54.7%。
2021年是中国海上风电发展的高潮期,新增并网容量增至16.9 GW,累计装机容量跃至27.8 GW,占风电总装机的35.5%,成为世界上最大的海上风电装机量国家。
进入2022年,中国的海上风电市场继续领跑全球。
新增海上风电并网容量5.05 GW,占当年全国风电新增并网容量的13.4%;全球海上风电新增市场份额的近六成,连续五年全球新增规模首位。
截至2022年底,中国海上风电装机累计并网容量达到30.46 GW,占全国风电累计并网容量的8.5%,占全球海上风电累计市场份额的约一半,连续第2年全球累计规模首位。
在市场成熟度方面,中国海上风电市场仅次于欧洲。
2019年下半年以来的装机热潮,驱动中国在东部和东南沿海地区迅速建立起了海上风电的供应链和基础设施。
在全球排名前十的风电整机制造商中,中国企业占据了六个位置,累计装机规模占全球年度新增规模的44.8%。
根据BNEF数据,2021年,上海电气、明阳智能、金风科技和中国海装等中国企业在全球海上风电整机制造商排名中占据前四名,上海电气位列第一。
同时从市场份额情况看,自2010年以来,西方风机制造商在中国市场的份额不断下降,而中国制造商逐渐崛起。
在众多省份中,福建、广东、江苏等地已经成为中国海上风电发展的重镇。
预计在未来,随着政策的持续支持和技术的不断进步,中国的海上风电装机容量将进一步扩大。
当然,中国海上风电发展面临一系列挑战,首先是地质与气候条件挑战,海床条件:中国沿岸的海床地质结构以软弱的泥质和粉质黏土为主,下层多为细粉质砂,可能对海上风机基础构造产生不利影响。
在经济层面,我国主要劣势为高成本问题,主要是较高的投资成本:中国海上风电的投资成本大约为1.4至1.85万元/千瓦,远高于陆上风电的成本。
其次是运维成本问题:海上风电的运维成本约占度电成本的25%至30%,是陆上风电的1.5至2倍。
最后是单位电费成本:目前,海上风电的度电成本约为0.5元/千瓦时,与平价上网存在差距。
针对此,降低成本的策略包括提高国产化率、降低设备成本、提高运维效率和智能化水平,同时研发更高性能的风机组件。
尽管巨型风机装备已实现国产化,关键零部件科技含量高且要求极致的可靠性与智能化,如主轴承、主控系统PLC、轻量化材料等仍依赖进口。
这一点需要加大科研投入,推动关键核心技术自主研发。
总的来说,中国海上风电的发展需要多元化的解决策略,涵盖技术创新、政策支持、成本管理等多个方面,以提升其竞争力并推动清洁能源的进一步普及。
未来展望海上风电的兴起,是一曲与海洋资源开发交响的协奏曲。
海洋的宝库不仅仅封印着风,更包罗了潮汐,波浪与海水温差的无穷潜能。
海上风电的发展为海洋能源的其他形式,如潮汐能、波浪能、海洋温差能等,提供了合适的工程实践和示范,为其他海洋能源技术的成熟飞跃铺就坦途。
同样,这些海洋能源技术的进步也可以拓展海上风电的应用范围和规模,促进海洋能源的综合开发和利用,从而降低成本。
随着技术的不断进步,海上风电开发与海洋资源综合利用的结合有望进一步扩大,比如,利用海上风电生产绿色氢等能源载体,既可以解决海上风电场电力消纳问题,还可以将这些载体运输到陆地,为远离风电场的地区提供绿色能源。
这样的融合发展策略,将海上风电从单一的电力供应者转变为多能源供应平台。
海上风电不仅能为在岸需求供电,也拓宽了直接在海域进行能源转化和利用的可能性。
例如,海上风电可以局部直供海底数据中心,将电能密集的数据处理作业转移到近海,充分利用海上风电场的生产能力;这样的解决方案还可通过减少输电损耗,提高整体能源效率。
在未来,我们预见海上风电与海洋资源开发将形成一种生态化的、相互促进的共生关系。
随着深海技术的突破以及对海洋环境的深入理解,海上风电的开发区域将能更集约化利用,同时,海上风电将为东部沿海城市的工业转型提供动力和绿色能源保障,或许能助力我国能源结构和产业结构的双重转型。
如果产业创新能够与政策相得益彰,海上风电乃至整个海洋资源的开发前景无疑是海阔天空,不仅带来能源上的独立自主,同时还能为经济持续发展提供强有力的绿色动力。